半導體器件以及制造半導體器件的方法
【專利摘要】一種半導體器件，包括：光電轉(zhuǎn)換部，由半導體制成；濾色器，由被添加了金屬離子的無機材料制造；以及吸附膜，形成在光電轉(zhuǎn)換部和濾色器之間，并且構造為捕獲金屬離子。
【專利說明】半導體器件以及制造半導體器件的方法
【技術領域】
[0001]本技術涉及半導體器件以及制造半導體器件的方法。
【背景技術】
[0002]諸如CXD彩色圖像傳感器和COMS彩色圖像傳感器的彩色圖像傳感器已經(jīng)包括在光進入部和光電轉(zhuǎn)換部之間的濾色器。濾色器通過光刻技術涂覆、曝光和顯影包含必要顏色的染料或顏料的彩色光阻劑而形成。
[0003]然而，因為利用彩色光阻劑通過光刻形成的濾色器的耐熱性很差，所以濾色器在300 V附近燃燒。因此，在形成濾色器后，不允許使用高溫工藝。
[0004]例如，CMOS彩色圖像傳感器的典型結構中的光電轉(zhuǎn)換元件部、配線部、無機透鏡部和鈍化膜等是在其形成過程中必須采用高溫工藝的部件。因此，必須在形成光電轉(zhuǎn)換元件部、配線部、無機透鏡部和鈍化膜等后形成濾色器。結果，濾色器形成在前述各部之上的層中。
[0005]此外，因為利用彩色光阻劑通過光刻形成的濾色器具有的耐光性很低，所以濾色器在長時間運行后可能褪色。此外，根據(jù)光阻劑中分散的著色物質(zhì)(顏料或染料)的尺寸和聚集狀態(tài)，可能發(fā)生諸如微小黑點缺陷之類的缺陷。
[0006]作為解決前述缺點的技術，已經(jīng)公開了日本特開平第4-73968號公報(JPH04-73968A)和日本特開第 2000-347023 號公報(JP2000-347023A)。
[0007]JP H04-73968A公開了利用烷氧基硅烷和有機金屬通過諸如低壓CVD法的氣相沉積法或涂覆法形成彩色玻璃以變?yōu)闉V色器膜的技術。該彩色玻璃包含氧化硅作為主要成分，并且包括諸如Au、Cu、Se、Cd、Fe、Cr和Co之類的金屬；或者諸如這些金屬元素的任何氧化物、硫化物和齒化物的化合物作為著色劑。
[0008]JP2000-347023A公開了通過濺射法或CVD法以預定劑量的過渡金屬摻雜具有諸如氧化鋁的透明無機氧化物作為主要成分的無機材料的技術。作為摻雜的過渡金屬，示例了用于紅色濾色器的鉻、用于綠色濾色器的鈹和硅以及用于藍色濾色器的鈦和鐵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在前述的現(xiàn)有技術中，盡管公開了采用彩色玻璃作為濾色器膜，但是沒有考慮在采用彩色玻璃作為包括光電轉(zhuǎn)換部的半導體器件的濾色器膜的情況下發(fā)生的缺點。
[0010]所希望的是考慮在采用彩色玻璃作為包括光電轉(zhuǎn)換部的半導體器件的濾色器膜的情況下發(fā)生的缺點，并且提供其中解決了一種或多種缺點的半導體器件以及制造半導體器件的方法。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所提供的半導體器件包括:光電轉(zhuǎn)換部，由半導體制成；濾色器，由被添加了金屬離子的無機材料制造；以及吸附膜，形成在光電轉(zhuǎn)換部和濾色器之間，并且構造為捕獲金屬離子。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供制造半導體器件的方法，該方法包括:形成由半導體制成的光電轉(zhuǎn)換部；利用被添加了金屬離子的無機材料形成濾色器；以及在光電轉(zhuǎn)換部和濾色器之間形成吸附膜，該吸附膜構造為捕獲金屬離子。
[0013]根據(jù)本發(fā)明上述實施例的上述半導體器件包括各種示例，例如，在構建在其它器件中的狀態(tài)下實現(xiàn)半導體器件的示例以及與其它方法一起實現(xiàn)半導體器件的示例。此外，本發(fā)明可實施為步驟對應于上述半導體器件的制造半導體器件的方法；用于實現(xiàn)上述制造半導體器件的方法的制造半導體器件的裝置；能使計算機實現(xiàn)對應于制造半導體器件的上述裝置構造的功能的程序；能夠被計算機讀取的其中記錄了上述程序的記錄介質(zhì)；或類似物。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，解決了在采用彩色玻璃作為包括光電轉(zhuǎn)換部的半導體器件的濾色器膜的情況下發(fā)生的一個或多個缺點。
[0015]應理解，前述概括性描述和下文的詳細描述都是示范性的，且旨在提供所要求保護的技術的進一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本文中包括附圖以對本發(fā)明提供進一步理解，附圖結合在說明書中且構成其一部分。附圖示出了實施例，并且與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。
[0017]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的彩色圖像傳感器的示意圖。
[0018]圖2是示出制造圖1所示的彩色圖像傳感器的方法流程的流程圖。
[0019]圖3是以截面圖方式示出彩色圖像傳感器在圖2所示的制造方法的步驟中的狀態(tài)的示意圖。
[0020]圖4是以截面圖方式示出彩色圖像傳感器在圖2所示的制造方法的步驟中的狀態(tài)的示意圖。
[0021]圖5是以截面圖方式示出彩色圖像傳感器在圖2所示的制造方法的步驟中的狀態(tài)的示意圖。
[0022]圖6是示出在形成濾色器時TEOS設備外形的示意圖。
[0023]圖7是示出制造R、G和B各個顏色的濾色器的方法流程的流程圖。
[0024]圖8A至8K是示意性地示出在圖7的各制造步驟中的濾色器截面的示意圖。
[0025]圖9是以截面圖方式示出彩色圖像傳感器在圖2所示的制造方法步驟中的狀態(tài)的示意圖。
[0026]圖10是以截面圖方式示出彩色圖像傳感器在圖2所示的制造方法的各制造步驟中的狀態(tài)的示意圖。
[0027]圖11是示意性地示出CMOS圖像傳感器的截面結構的示意圖。
[0028]圖12是示意性地示出CMOS圖像傳感器的截面結構的示意圖。
[0029]圖13是示意性地示出CMOS圖像傳感器的截面結構的示意圖。
[0030]圖14是示意性地示出CMOS圖像傳感器的截面結構的示意圖。
[0031]圖15是示意性地示出CMOS圖像傳感器的截面結構的示意圖。
[0032]圖16是示意性地示出CMOS圖像傳感器的截面結構的示意圖。
[0033]圖17是示意性地示出CMOS圖像傳感器的截面結構的示意圖。
[0034]圖18是示意性地示出CMOS圖像傳感器的截面結構的示意圖?！揪唧w實施方式】
[0035]在下文中以下列順序?qū)Ρ景l(fā)明的某些實施例進行描述。
[0036]1.半導體器件的第一實施例
[0037]2.半導體器件的第二實施例
[0038]3.其它實施例
[0039]4.結論
[0040][1.第一實施例]
[0041]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的彩色圖像傳感器結構的示意圖。如圖1所示，在彩色圖像傳感器100中，光電轉(zhuǎn)換部11和轉(zhuǎn)移部12交替地形成在基板10上的橫向方向上。在每一個轉(zhuǎn)移部12上，形成遮光膜13。遮光膜13由遮光材料制造就足夠了。然而，遮光膜13可優(yōu)選由具有高遮光性且允許通過諸如蝕刻的微加工技術精密處理的金屬膜或合金膜形成。
[0042]相反，在光電轉(zhuǎn)換部11之上的一層中形成濾色器14。在該實施例中，濾色器14由含金屬的氧化物膜制成，通過給由無機材料制造的氧化物膜增加金屬成分而獲得。由含金屬的氧化物膜形成的濾色器14可通過各種方法制造，并且可利用后述的TEOS設備制造。
[0043]引入到濾色器14的氧化物膜中的金屬成分根據(jù)濾色器14要實現(xiàn)的希望顏色適當選擇。具體而言，例如，所希望顏色的濾色器可通過按照http://www.nittech.c0.1p/E04/E0404.html中公開的成分比例或者按照日本特開平第10-61169號公報和日本特開第2000-103644號公報中公開的成分比例增加金屬成分而實現(xiàn)。
[0044]吸附膜15和防擴散膜16依次形成在光電轉(zhuǎn)換部11和濾色器14之間。吸附膜15例如可由BPSG膜(硼磷硅酸鹽玻璃膜)或PSG膜(磷硅酸鹽玻璃膜)形成。防擴散膜16例如可由諸如SiN膜和SiON膜的絕緣膜形成。
[0045]吸附膜15具有捕獲雜質(zhì)的吸附功能，并且還具有捕獲金屬離子的功能。因此，即使濾色器14的金屬離子朝著光電轉(zhuǎn)換部11擴散，吸附膜15也捕獲金屬離子，并且防止金屬離子朝著光電轉(zhuǎn)換部11擴散。因此，防止光電轉(zhuǎn)換部11受到金屬污染。
[0046]此外，防擴散膜16是難穿透的，并且?guī)缀醪粷B透水、雜質(zhì)等，用作金屬離子的阻擋物。因此，由防擴散膜16防止濾色器14中的金屬離子擴散，并且金屬離子很少可能擴散到吸附膜15和光電轉(zhuǎn)換部11。因此，更加可靠地防止光電轉(zhuǎn)換部11受到金屬污染。
[0047]此外，吸附膜15和防擴散膜16從光電轉(zhuǎn)換部11側開始依次形成。防擴散膜16形成在靠近濾色器14側，并且吸附膜15形成在遠離濾色器14側(在靠近光電轉(zhuǎn)換部11側)。此時，與顛倒前述位置關系的情況相比，減少了到達吸附膜15的金屬離子的數(shù)量，并且有效地利用了吸附膜15的捕獲功能。
[0048]在各濾色器14之上的層中，形成各片上透鏡17。盡管片上透鏡17可由有機材料制造，但是在本實施例中片上透鏡17由無機材料的氧化膜制造。由無機材料制造的片上透鏡17可由前述的無機材料制造的氧化物膜形成，并且例如可采用后述的TEOS設備制造。應注意，在片上透鏡17由有機材料形成的情況下，如在上文的【背景技術】中所描述，濾色器利用彩色光阻制造。
[0049]在濾色器14和片上透鏡17之間，防擴散膜18和吸附膜19從靠近濾色器14的一側依次形成。應注意，在圖1所示的示例中，用作鈍化膜20的SiN膜還形成在吸附膜19和片上透鏡17之間。
[0050]通過在濾色器14和片上透鏡17之間提供吸附膜19，吸附膜19捕獲從濾色器14朝著片上透鏡17擴散的金屬離子。因此，防止金屬離子朝著片上透鏡17的擴散，并且防止片上透鏡17受到金屬污染。
[0051]此外，通過在濾色器14和片上透鏡17之間插入防擴散膜18，防擴散膜18阻擋了濾色器14中包含金屬離子的擴散，并且因此，金屬離子幾乎不可能擴散在吸附膜19和片上透鏡17中。因此，更加可靠地防止了片上透鏡17受到金屬污染。
[0052]此外，防擴散膜18形成在靠近濾色器14的位置，并且吸附膜19形成在靠近片上透鏡17的位置。因此，與之前所述的吸附膜19和防擴散膜18之間的位置關系顛倒的情況相比，減少了到達吸附膜19的金屬離子的數(shù)量，并且有效地利用吸附膜19的吸附功能。
[0053]此外，前述防擴散膜18插設在相鄰提供的濾色器14之間，并且因此，防止前述相鄰濾色器14之一中包含的金屬離子擴散進入前述相鄰濾色器14的另一個中。應注意，吸附膜19可形成為插設在相鄰提供的濾色器14之間，并且因此，可捕獲在前述相鄰濾色器14之間擴散的金屬離子。
[0054]在吸附膜15和防擴散膜16的形成在轉(zhuǎn)移部12和光電轉(zhuǎn)換部11之上的頂表面中，形成每一個均具有缽狀截面的凹陷部分。凹陷部分的每一個在光電轉(zhuǎn)換部11的水平方向上朝著基本上中心逐漸下沉。吸附膜15和防擴散膜16的頂表面比轉(zhuǎn)移部12更加靠近光電轉(zhuǎn)換部11。濾色器14的每一個形成為使其中心基本上對應于前述的凹陷部分。
[0055]就是說，在每一個濾色器14中，朝著光電轉(zhuǎn)換部11突出的墩狀凸起部分14a形成在與光電轉(zhuǎn)換部11相對的區(qū)域中濾色器14的底部表面上。因此，與濾色器14的頂表面和底表面二者平坦形成的情況相比，允許從濾色器14的每一個最靠近光電轉(zhuǎn)換部11的區(qū)域到濾色器的頂表面的距離更大。
[0056]因此，與濾色器14的頂表面和底表面二者平坦形成的情況相比，從防擴散膜16的頂表面到每一個濾色器14的頂表面的距離減小，并且彩色圖像傳感器100的總厚度因此減小。
[0057]此外，由于濾色器14的每一個形成為進一步靠近光電轉(zhuǎn)換部11，防止了彼此相鄰的濾色器14之間的顏色混合。
[0058]如上所述，根據(jù)該實施例的濾色器14由通過向無機材料增加金屬成分獲得的含金屬的氧化物膜制造，并且吸附膜15、19以及防擴散膜16和18適當?shù)匦纬稍跒V色器14及其周邊中的不同元件之間。因此，防止了由于濾色器14的金屬離子引起的各種元件的金屬污染。
[0059][2.第二實施例]
[0060]接下來，將描述制造根據(jù)前述第一實施例的彩色圖像傳感器100的方法。圖2是示出制造圖1所示彩色圖像傳感器100的方法流程的流程圖。圖3至5、9和10是以截面圖方式示出彩色圖像傳感器100在圖2所示的制造方法的各步驟中的狀態(tài)的示意圖。
[0061]在圖2所示的制造方法中，首先，光電轉(zhuǎn)換部11和轉(zhuǎn)移部12形成在基板10上(SlO)0光電轉(zhuǎn)換部11和轉(zhuǎn)移部12可通過公知的各種制造方法中的任一種形成。光電轉(zhuǎn)換部11和轉(zhuǎn)移部12交替地形成在圖1的水平方向上。[0062]在每一個光電轉(zhuǎn)換部11中，多個光電轉(zhuǎn)換元件在圖1的深度方向上排列成行。光電轉(zhuǎn)換元件的每一個例如可為PN-結光電二極管，并且通過對接收的光進行光電轉(zhuǎn)換，允許根據(jù)光接收量產(chǎn)生信號電荷。
[0063]轉(zhuǎn)移部12是所謂的垂直轉(zhuǎn)移電阻器，并且由CXD (電荷耦合裝置)構造，其中多個電極在基板10的表面上的氧化物膜上、在圖1的深度方向上排列。轉(zhuǎn)移部12向多個電極的每一個施加電壓，并且給到一個電極上的一個電壓與給到與該電極相鄰的另一個電極上的另一個電壓不同。因此，轉(zhuǎn)移部12在電極之間形成勢壘，并且在每個電極中保持電荷。遮光膜13形成在轉(zhuǎn)移部分12上。
[0064]接下來，作為吸附膜15的BPSG膜形成在光電轉(zhuǎn)換部11和轉(zhuǎn)移部12上，如圖3所示(S20)。然而，因為遮光膜13形成在轉(zhuǎn)移部12上，所以轉(zhuǎn)移部12高于光電轉(zhuǎn)換部11。因此，與光電轉(zhuǎn)換部11的兩側上的區(qū)域(轉(zhuǎn)移部12和遮光膜13的形成范圍)相比，凹陷了光電轉(zhuǎn)換部11。
[0065]因此，在不執(zhí)行用于平坦化吸附膜15表面的CMP (化學機械拋光)等的情況下，光電轉(zhuǎn)換部11和轉(zhuǎn)移部12上形成的吸附膜15具有凹部15a，其以缽狀形狀朝著光電轉(zhuǎn)換部11下沉。
[0066]接下來，如圖4所示，用作防擴散膜16的SiN膜形成在吸附膜15上(S30)。再一次，在不執(zhí)行用于平坦化防擴散膜16表面的CMP (化學機械拋光)等的情況下，以缽狀形狀朝著光電轉(zhuǎn)換部11下沉的凹部16a形成在對應于各光電轉(zhuǎn)換部11的位置。
[0067]接下來，如圖5所示，濾色器14形成在防擴散膜16上(S40 )。在該示例中，因為防擴散膜16具有凹部16a，所以，在每一個濾色器14中具有凸部14a，凸部14a具有在與光電轉(zhuǎn)換部11相對的區(qū)域中在濾色器14的底表面上具有朝著光電轉(zhuǎn)換部11突出的墩狀截面。
[0068]濾色器14通過涂覆法形成(涂覆液體(例如，旋涂、拉涂和噴涂)且硬化)。在該實施例中，作為示例，將以通過溶膠凝膠法形成濾色器14的情況作為涂覆法之一進行描述。
[0069]此外，在該實施例中，特別是，將在CVD步驟中利用TEOS設備形成濾色器14的情況作為示例進行描述，其中，CVD步驟作為形成用于半導體的氧化物膜的步驟。應注意，TEOS是指正硅酸乙酯，在利用TEOS設備執(zhí)行的CVD步驟中作為原材料的液體源。
[0070]圖6是示出在形成濾色器14時的TEOS設備外形的示意圖。如圖6所示，在根據(jù)該實施例的TEOS設備中，盡管其上形成光電轉(zhuǎn)換部11和轉(zhuǎn)移部12的基板10由諸如傳動帶的攜載裝置攜帶通過膜形成腔而實現(xiàn)，利用膜形成腔中的氣體噴嘴，向基板10 (晶片)的表面涂覆由TEOS供應系統(tǒng)提供的膜形成材料。
[0071]膜形成材料是其中溶解或分散有原料的溶液。作為膜形成材料，采用其中混合有TESO源的金屬醇鹽。金屬醇鹽的醇鹽組示例可包括對應于各種醇的醇鹽組，例如，乙醇、甲醇和異丙醇。TEOS源的乙氧基組可為各種醇鹽組中的任何一個。不僅可采用正硅酸乙酯，而且可采用四氧基硅烷。由于TEOS通常在常溫常壓下為液體，利用載體氣體對TEOS進行發(fā)泡處理，并且提供到氣體注射器。
[0072]金屬醇鹽的金屬離子選擇為根據(jù)所希望的濾色器14的顏色使以適當?shù)呐浞奖壤A定的金屬離子。作為金屬離子的類型，例如，Au、Cu、Co或Se+Cd可在形成紅色濾色器的情況下使用；Co或Cu可在形成藍色濾色器的情況下使用；并且Cr、Fe和Cu可在形成綠色濾色器的情況下使用。[0073]TEOS源和金屬醇鹽變成基板10上的包含金屬的氧化硅的非晶膜和作為由公式
(I)表示的水解反應的反應副產(chǎn)物的乙醇。應注意，下面公式(I)中所示的EtO表示乙氧基組(C2H5-O-X應注意，在下面的公式(I)中，示例了金屬醇鹽的金屬為銅(Cu)的情況。
[0074][公式I]
[0075]
* EtO

n EtO^ Si OEt + η? EtO Cu ^OEtJ + SnHs0.EtO ^
' 1 '

I '.0 Si 0..".Cu +.+ Sn(CiHff-OH) ,,, (I)
I O Jfl
[0076]其后，根據(jù)需要，例如，含金屬的氧化硅的非晶膜可加熱到約400°C且晶化，從而形成含金屬的氧化硅晶體。然而，在涂覆后根據(jù)老化條件甚至可以在室溫下實現(xiàn)晶化。含金屬的氧化硅晶體根據(jù)金屬醇鹽中 包含的金屬離子的配方比例呈現(xiàn)如同釉面的顏色。
[0077]應注意，上文所述的利用TEOS設備形成的含金屬的氧化硅膜(在下文稱為TEOS基氧化物膜)具有更好的膜密度和更好的覆蓋，并且與利用SiH4形成的含金屬的氧化硅膜(在下文稱為SiH4基氧化物膜)相比，在粒子產(chǎn)生方面更有優(yōu)勢。
[0078]此外，TEOS基氧化物膜的反應很強地影響基板表面(基底)的狀態(tài)。然而，膜質(zhì)量允許通過調(diào)整從其流過的O3氣體的濃度而得到控制，并且因此，甚至在約400°C時允許形成具有變移性的膜。因此，與SiH4基氧化物膜相比，TEOS基氧化物膜在反應介質(zhì)的基板的表面上具有較高的遷移率，并且具有較高的埋設能力。
[0079]此外，在TEOS基氧化物膜的情況下，與SiH4基氧化物膜相比，含金屬的氧化硅的非晶膜更加保形地設置在基板的表面上。
[0080]此原因之一可能是，當SiH4基氧化物膜通過氣相反應形成時，TEOS基氧化物膜通過表面反應形成。就是說，在SiH4基氧化物膜的情況下，原料氣體被氣相反應，產(chǎn)生作為主產(chǎn)物的膜材料、作為副產(chǎn)物的乙醇和類似物。主產(chǎn)物沉積在基板的表面上，從而形成31比基氧化物膜。相反，在TEOS基氧化物膜的情況下，在常壓下且在高濃度O3的狀態(tài)下，疏水性聚合物以氣相形成，含金屬的氧化硅因表面吸收和遷移保形地設置在基板的表面上。其后，作為副產(chǎn)物的乙醇等被釋放，由于表面反應留下作為主產(chǎn)物的膜材料。
[0081]此外，因為TEOS在常溫下沒有自燃特性，所以TEOS是穩(wěn)定的，并且可安全地處理。此外，可輕易地獲得高純度TE0S。相反，因為SiH4具有自燃性和毒性，所以需要非常小心地處理SiH4。
[0082]應注意，在前述的實施例中，以常壓下的CVD的情況作為示例進行了描述。然而，這不是限制性的，例如，可采用低于常壓的CVD或者等離子體CVD。
[0083]接下來，參考圖7和8A至8K描述在同一單一基板上制造紅(R)、綠(G)和藍(B)濾色器14的方法。圖7是示出制造R、G和B濾色器的方法流程的流程圖。圖8A至8K是示意性地示出濾色器在圖7的各制造步驟中的截面的示意圖。應注意，為了便于說明，圖8A至8K示出了在濾色器14下部沒有形成凸部14a的情況。此外，各濾色器的顏色不限于紅、綠和藍，并且可有各種變化。各濾色器的設置可不同地變化。
[0084]首先，在制造各R、G和B濾色器時，在綠色濾色器14G的各個形成位置(S405)形成綠色濾色器14G。具體而言，在基板上形成且晶化混合有用于綠色的金屬醇鹽的TE0S，并且利用光刻技術或干法蝕刻技術，含金屬的氧化物晶體僅留在綠色濾色器14G的形成位置,如圖8A所示。
[0085]接下來，防擴散膜18G形成在綠色濾色器14G上，如圖SB所示(S410)。隨后，如圖8C所示，利用光刻技術或干蝕刻技術去除防擴散膜18G形成在紅色濾色器14R的形成位置的部分(S415)。此時，防擴散膜18G形成在藍色濾色器14B的形成位置的部分實際上留下。
[0086]接下來，在紅色濾色器14R的各形成位置形成紅色濾色器14R(S420)。具體而言，如圖8D所示，在基板上形成且晶化混合有用于紅色的金屬醇鹽的TEOS源，并且利用光刻技術或干蝕刻技術，含金屬的氧化物晶體僅留在紅色濾色器14R的形成位置，如圖8E所示。
[0087]接下來，一次性去除防擴散膜18G形成在濾色器14G和14R上的部分，如圖8F所示(S425)。隨后，如圖8G所示，防擴散膜18R再一次形成在濾色器14G和14R上(S430)。
[0088]接下來，如圖8H所示，利用光刻技術或干蝕刻技術去除防擴散膜18R形成在藍色濾色器14B的形成位置的部分(S435)。
[0089]接下來，在藍色濾色器14B的各形成位置形成藍色濾色器14B(S440)。具體而言，如圖81所示，在基板上形成且晶化混合有用于藍色的金屬醇鹽的TEOS源，并且利用光刻技術或干蝕刻技術僅在藍色濾色器14B的形成位置留下含金屬氧化物晶體，如圖8J所示。
[0090]接下來，一次性去除防擴散膜18R形成在濾色器14G和14R上的部分，如圖8K所示，從而完成濾色器14 (S445)。因此，在防擴散膜18G和18R形成在濾色器的側壁之間的狀態(tài)下，濾色器14G、14R和14B分別形成在預定位置。
[0091]從而，防止了由于濾色器之間的金屬離子擴散而引起的顏色混合?？梢?，如果沒有發(fā)生顏色混合的可能性，可省略在濾色器14G、14R和14B的側壁之間形成防擴散膜18G和18R的步驟。
[0092]其后，如圖9所示，再一次在濾色器14G、14R和14B上(S50)形成防擴散膜18(18x)，并且在其上形成作為吸附膜19的BPSG膜(S60)。隨后，在吸附膜19上形成作為鈍化膜20的SiN膜(S70)。
[0093]接下來，如圖10所示，片上透鏡17形成在鈍化膜20上(S80)。片上透鏡17利用TEOS設備由無機材料形成。在鈍化膜上形成厚度等于或大于片上透鏡最大厚度的無機材料層后，利用抗蝕劑圖案化透鏡形狀，并且形成物通過回蝕轉(zhuǎn)移到由TEOS設備形成的無機材料層上。通過前述制造方法，可形成根據(jù)前述第一實施例的彩色圖像傳感器100。
[0094][3.其它實施例]
[0095]本發(fā)明不僅可應用于前述的CXD圖像傳感器，而且可應用于CMOS圖像傳感器。下面將參考圖11至18描述在本發(fā)明的實施例應用于CMOS圖像傳感器的情況下的濾色器及其附近的結構。圖11至18是示意性地示出各種CMOS圖像傳感器的截面結構的示意圖。
[0096]如圖11至18所示，在CMOS圖像傳感器中，濾色器可形成在不同位置。
[0097][3-1.第三實施例]
[0098]在圖11所示的CMOS圖像傳感器200中，在半導體基板201的p_阱區(qū)域中，為每個像素形成η-型電荷累積層202和設置在η-型電荷累積層202的表面部分上的ρ+_型表面層203，并且光電二極管H)由pn結構造。此外，相鄰于光電二極管PD，柵絕緣膜204和柵電極205形成在半導體基板201上。
[0099]在半導體基板201上，例如由氧化硅制造的第一層間絕緣膜206形成為覆蓋光電二極管ro和柵電極205。此外，在第一層間絕緣膜206之上的層中，由碳化硅(SiC)制造的蝕刻停止膜207形成為至少覆蓋光電二極管ro的形成區(qū)域。
[0100]在蝕刻停止膜207之上的層中，例如，可形成第二層間絕緣膜208、第三層間絕緣膜212、第四層間絕緣膜216、第五層間絕緣膜220、第一防擴散膜211、第二防擴散膜215、第三防擴散膜219和絕緣膜221。
[0101]第二層間絕緣膜208、第三層間絕緣膜212、第四層間絕緣膜216、第五層間絕緣膜220和絕緣膜221例如可由氧化硅形成。第一防擴散膜211和第二防擴散膜215例如可由碳化娃制造。第三防擴散膜219例如可由氮化娃制造。
[0102]在第二層間絕緣膜208中，形成配線用凹槽。由鉭/氮化鉭等層疊制造的阻擋金屬層209形成為覆蓋配線用凹槽的內(nèi)壁，并且由銅制造的第一配線210形成為埋設在阻擋金屬層209內(nèi)部的區(qū)域中。
[0103]類似地，例如，配線用凹槽也可形成在第三層間絕緣膜212中。由鉭/氮化鉭等層疊制造的阻擋金屬層213形成為覆蓋配線用凹槽的內(nèi)壁，并且由銅制造的第二配線214形成為埋設在阻擋金屬層213內(nèi)部的區(qū)域中。
[0104]類似地，例如，配線用凹槽也可形成在第四層間絕緣膜216中。由鉭/氮化鉭等層疊制造的阻擋金屬層217形成為覆蓋配線用凹槽的內(nèi)壁，并且由銅制造的第三配線218形成為埋設在阻擋金屬層217內(nèi)部的區(qū)域中。第三配線218也具有作為遮光膜的功能。
[0105]在光電二極管ro之上的部分中，在上文所述的層疊絕緣膜中，過孔H形成為穿透通過第二至第四層間絕緣膜以及第一至第三防擴散膜，并且達到蝕刻停止膜207。例如，過孔H可達到蝕刻停止膜207的中間部分，并且蝕刻停止膜207形成過孔H的底部表面。
[0106]在過孔H的內(nèi)壁上，形成折射率高于氧化硅(折射率為1.45)的鈍化膜222。鈍化膜222例如可由氮化硅(折射率為2.0)形成，并且具有約0.5 μ m的厚度。
[0107]在鈍化膜222之上的層中，形成埋設在過孔H中且折射率高于鈍化膜222的埋設層223。埋設層223埋設在過孔H中，并且其在過孔H外的厚度為約0.5 μ m。
[0108]埋設層223例如可由諸如硅氧烷基樹脂(折射率:1.7)和聚酰亞胺的高折射率樹脂制造，特別是，可優(yōu)選由硅氧烷基樹脂制造。這樣的樹脂例如可包含金屬氧化物微小粒子，例如，氧化鈦、氧化鉭、氧化鈮、氧化鎢、氧化鋯、氧化鋅和氧化鉿，并且因此，樹脂的折射率增加。鈍化膜222和埋設在過孔H中的埋設層223形成光波導。
[0109]在埋設層223之上的層中，依次形成第五層間絕緣膜224、吸附膜225、第六層間絕緣膜226、各顏色的濾色器227以及片上透鏡228?？蛇M一步在濾色器227和片上透鏡228之間提供內(nèi)部透鏡。
[0110]第五層間絕緣膜224和第六層間絕緣膜226由SiN膜或SiON膜形成，與前述第一實施例的防擴散膜16和18 —樣。吸附膜225由BPSG膜或PSG膜形成，與前述第一實施例的吸附膜15—樣。在各顏色的濾色器227之間，與前述第一實施例一樣，在濾色器之間形成作為絕緣膜的SiN膜。
[0111]如上所述，在其中光通過形成在該過孔H中的光波導進入光電二極管H)的CMOS圖像傳感器200中，第五層間絕緣膜224、吸附膜225和第六層間絕緣膜226形成在光波導和片上透鏡之間的光波導側。因此，在提供由無機材料形成的濾色器227的同時，防止了金屬離子朝著光波導擴散，并且防止光波導等受到金屬污染。
[0112]應注意，在該實施例中，已經(jīng)描述了其中形成過孔H以形成到光電二極管H)的光波導的情況。然而，可見，在其中不形成光波導的CMOS圖像傳感器的情況下，可以與該實施例一樣提供由無機材料制造的濾色器。
[0113][3-2.第四實施例]
[0114]在圖12所示的CMOS圖像傳感器300中，在根據(jù)前述第三實施例的CMOS圖像傳感器200中的濾色器227和片上透鏡228之間依次形成層間絕緣膜301和吸附膜302。層間絕緣膜301由SiN膜或SiON膜形成，與前述第一實施例中的防擴散膜16和18 —樣。吸附膜302由BPSG膜或PSG膜形成，與前述第一實施例的吸附膜15 —樣。
[0115]通過在上文所述的濾色器227和片上透鏡228之間進一步提供層間絕緣膜301和吸附膜302，與前述第一實施例一樣，在片上透鏡由無機材料形成的情況下，防止金屬離子朝著片上透鏡228擴散，并且防止片上透鏡228受到金屬污染。
[0116][3-3.第五實施例]
[0117]在圖13所示的CMOS圖像傳感器400中，不形成根據(jù)前述第三實施例的CMOS圖像傳感器200的吸附膜225、第六層間絕緣膜226和各顏色的濾色器227，而是在第一層間絕緣膜206和蝕刻停止膜207之間提供濾色器401。濾色器401由無機材料形成，與根據(jù)第一實施例的濾色器14 一樣。
[0118]就是說，通過形成無機材料制造的濾色器401，允許濾色器401形成比在高溫工藝可能是必要的配線層低的層中。此外，濾色器401形成在比配線層更靠近光電二極管ro的位置，并且因此，實現(xiàn)CMOS圖像傳感器400，其中防止了光進入光電二極管ro的顏色混合。
[0119]此時，在第一層間絕緣膜206和濾色器401之間依次形成吸附膜402和層間絕緣膜403，并且在濾色器401和蝕刻停止膜207之間也提供吸附膜404。層間絕緣膜403由SiN膜或SiON膜形成，與前述第一實施例中的防擴散膜16和18 —樣。吸附膜402和404由BPSG膜或PSG膜形成，與前述第一實施例的吸附膜15 —樣。
[0120]通過提供如上所述的吸附膜402、層間絕緣膜403和吸附膜404，防止金屬離子從濾色器401擴散進入下層側的光電二極管ro和上層側的配線層等，防止了金屬污染。
[0121][3-4.第六實施例]
[0122]在圖14所示的CMOS圖像傳感器500中，在根據(jù)前述第五實施例的CMOS圖像傳感器400的吸附膜404和蝕刻停止膜207之間形成層間絕緣膜501。層間絕緣膜501由SiN膜或SiON膜形成,與前述第一實施例中的防擴散膜16和18 —樣。
[0123]通過如上所述提供層間絕緣膜501，更加可靠地防止金屬離子從濾色器401擴散進入上層側的配線層等，并且防止金屬污染。
[0124][3-5.第七實施例]
[0125]通過在根據(jù)前述第三實施例的CMOS圖像傳感器200中不提供光波導而是在第二層間絕緣膜208中提供濾色器601獲得圖15所示的CMOS圖像傳感器600。
[0126]第二層間絕緣膜208中各顏色的濾色器601的每一個分別形成在彼此對應的片上透鏡和光電二極管ro之間。此時，各顏色的濾色器601的每一個的上側表面和左右側表面由絕緣膜602覆蓋，并且因此，防止金屬離子從濾色器601擴散進入第二層間絕緣膜208中。
[0127]此外，在濾色器601之下的層中，在濾色器601和第一層間絕緣膜206之間依次形成層間絕緣膜603和吸附膜604。層間絕緣膜603和絕緣膜602由SiN膜或SiON膜形成，與前述第一實施例中的防擴散膜16和18 —樣。吸附膜604由BPSG膜或PSG膜形成，與前述第一實施例中的吸附膜15 —樣。
[0128]通過如上所述提供層間絕緣膜603和吸附膜604，防止金屬離子從濾色器601擴散進入下層側的光電二極管PD，并且防止金屬污染。
[0129][3-6.第八實施例]
[0130]圖16所示的CMOS圖像傳感器700的構造為其中在根據(jù)前述第七實施例的CMOS圖像傳感器600中的濾色器601和第二層間絕緣膜208之間依次提供吸附膜701和層間絕緣膜702。
[0131]吸附膜701由BPSG膜或PSG膜形成，與前述的第一實施例中的吸附膜15—樣。層間絕緣膜702由SiN膜或SiON膜形成，與前述第一實施例中的防擴散膜16和18 —樣。
[0132]通過如上所述提供吸附膜701和層間絕緣膜702，防止了金屬離子從濾色器601擴散進入上層側的第二層間絕緣膜208和第一配線210，并且防止金屬污染。
[0133][3-7.第九實施例]
[0134]圖17所示的CMOS圖像傳感器800是背照式固態(tài)圖像拾取裝置。在圖17所示的CMOS圖像傳感器800中，例如，可以形成像素區(qū)域A，在該像素區(qū)域A中，多個像素設置在由諸如硅的材料制造的半導體基板801上的像素區(qū)域A，未示出的周邊電路部設置在像素區(qū)域A的周邊。在周邊電路部中，形成邏輯電路。
[0135]單元像素P由用作光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管H)和多個像素晶體管Tr構造。光電二極管H)形成為在半導體基板801的厚度方向上覆蓋整個區(qū)域，并且形成為pn結型光電二極管，pn結型光電二極管由η-型半導體區(qū)域802 (第一導電類型)和ρ_型半導體區(qū)域803 (第二導電類型)構造。P-型半導體區(qū)域803形成為接近基板的前表面和后表面，并且也用作電荷累積區(qū)域以抑制黑電流。
[0136]像素晶體管Tr通過在半導體基板801的前表面?zhèn)刃纬傻摩裚型半導體阱區(qū)域802a中形成未示出的η-型源極區(qū)域和漏極區(qū)域而構造；并且在η-型源極區(qū)域和η-型漏極區(qū)域之間的基板的前表面上形成柵極電極801a，其間具有柵極絕緣膜。在圖17中，一個像素晶體管Tr示出為表示多個像素晶體管，并且多個像素晶體管由柵極電極801a示意性地示出。
[0137]在半導體基板801的前表面上，形成所謂的多層配線層。在多層配線層中，多層配線L通過層間絕緣膜804設置。光不進入多層配線層側，并且因此，可自由地設計配線L的布置。
[0138]在基板的要變?yōu)楣怆姸O管H)的光接收表面805的后表面上，形成絕緣膜。在該示例中，絕緣膜由防反射膜形成。防反射膜由具有不同折射率的多個膜層形成。在該示例中，防反射膜由包括氧化鉿(HfO2)膜806和氧化硅膜807的雙層膜形成。
[0139]在防反射膜上，形成絕緣膜808。在絕緣膜808上的像素邊界，形成遮光膜809。絕緣膜808的類型和厚度設定為在光學上適當?shù)闹?。例如，絕緣膜808可優(yōu)選由氧化硅膜形成，并且其厚度設定為足夠大，至少防反射膜的厚度。[0140]遮光膜809由遮光的材料制造就足夠了。然而，遮光膜809可優(yōu)選由具有高遮光特性的金屬膜或合金膜形成，這些金屬膜或合金模可以進行精細加工，例如，可通過蝕刻精確地加工。
[0141]作為絕緣膜808，可優(yōu)選采用相對于用于形成防反射膜的上層中的高折射率膜具有較大折射率差的膜，防反射膜在該示例中可為氧化鉿(HfO2)膜806。例如,氧化硅膜可優(yōu)選用作絕緣膜808。例如，在絕緣膜808由折射率接近于氧化鉿(HfO2)膜的氮化硅(SiN)膜形成的情況下，氧化鉿膜806的厚度充分厚，并且氧化鉿膜806變得不適合作為防反射膜。
[0142]在包括遮光膜809的絕緣膜808上，形成平坦化膜810。在平坦化膜810上，依次形成層間絕緣膜811、吸附膜812、片上濾色器813和片上微型透鏡814。
[0143]例如，平坦化膜810可由諸如樹脂的有機材料形成。作為片上濾色器813，例如，可采用具有拜耳設置的濾色器。片上濾色器813可由無機材料制造，與根據(jù)前述第一實施例的濾色器14 一樣。光電二極管ro接收的光進入基板的后表面805側，由片上微型透鏡814收集，并且通過片上濾色器813由光電二極管H)接收。
[0144]如上所述，根據(jù)本發(fā)明前述實施例任何一個的采用無機材料的濾色器與該實施例一樣同樣適用于背照CMOS圖像傳感器800。
[0145][3-8.第十實施例]
[0146]圖18所示的CMOS圖像傳感器900是背照固態(tài)圖像拾取裝置，與根據(jù)前述第九實施例的CMOS圖像傳感器800 —樣。圖18所示的CMOS圖像傳感器900與CMOS圖像傳感器800的區(qū)別在于，CMOS圖像傳感器900包括位于片上濾色器813和片上微型透鏡814之間的層間絕緣膜901和吸附膜902。
[0147]吸附膜902由BPSG膜或PSG膜形成，與前述第一實施例中的吸附膜15 —樣。層間絕緣膜901由SiN膜或SiON膜形成，與前述第一實施例中的防擴散膜16和18 —樣。
[0148]通過如上所述提供吸附膜902和層間絕緣膜901，防止金屬離子從片上濾色器813擴散到片上微型透鏡814，并且防止金屬污染。因此，片上微型透鏡814也可由無機材料制造，與根據(jù)前述第一實施例的芯片上透鏡17 —樣。
[0149][4.結論]
[0150]如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件的任何一種包括:光電轉(zhuǎn)換部，由諸如半導體的材料制造；濾色器，由被加入了金屬離子的無機材料制造；以及吸附膜，形成在光電轉(zhuǎn)換部和濾色器之間，并且構造為捕獲金屬離子。因此，防止金屬離子從通過給無機材料增加金屬離子形成的濾色器擴散到光電轉(zhuǎn)換部，并且防止光電轉(zhuǎn)換部受到金屬污染。
[0151]應注意，本發(fā)明不限于前述的實施例和前述的改進。本發(fā)明可包括通過下述獲得:彼此取代前述實施例或前述改進中公開的各部件或者改變其組合獲得的構造；在公知技術、前述實施例和前述改進中通過彼此取代或改變其組合獲得的構造；以及類似物。此外，本發(fā)明的技術范圍不限于前述實施例，而是包括在權利要求以及其等同物的范圍中描述的事項。
[0152]從上面描述的示例性實施例以及本公開的改進至少可實現(xiàn)下面的構造。
[0153](A) 一種半導體器件，包括:
[0154]光電轉(zhuǎn)換部，由半導體制造；
[0155]濾色器，由被增加了金屬離子的無機材料制造；以及[0156]吸附膜，形成在光電轉(zhuǎn)換部和濾色器之間，并且構造為捕獲金屬離子.[0157](B)根據(jù)(A)所述的半導體器件，吸附膜是硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)膜和磷硅酸鹽玻璃(PSG)膜之一。
[0158](C)根據(jù)(A)或(B)所述的半導體器件，還包括形成在光電轉(zhuǎn)換部和濾色器之間的防擴散膜，防擴散膜構造為防止金屬離子的擴散。
[0159](D)根據(jù)(A)至(C)中任何一項所述的半導體器件，其中防擴散膜是氮化硅膜和氮
氧化娃膜之一。
[0160](E)根據(jù)(A)至(D)中任何一項所述的半導體器件，還包括:
[0161]多個光電轉(zhuǎn)換部；以及
[0162]多個轉(zhuǎn)移部，與多個光電轉(zhuǎn)換部交替設置，其中
[0163]濾色器具有墩狀凸起部，其凸起量從對應于光電轉(zhuǎn)換部的部分到相鄰光電轉(zhuǎn)換部形成的轉(zhuǎn)移部逐漸增加。
[0164](F) 一種制造半導體器件的方法，該方法包括:
[0165]形成由半導體制成的光電轉(zhuǎn)換部；
[0166]利用被增加了金屬離子的無機材料形成濾色器；以及
[0167]在光電轉(zhuǎn)換部和濾色器之間形成吸附膜，吸附膜構造為捕獲金屬離子。
[0168](G)根據(jù)(F)所述的方法，其中，在濾色器的形成中，濾色器通過晶化含金屬的氧化硅而制成，含金屬的氧化硅通過四氧基硅烷和金屬醇鹽之間的水解反應產(chǎn)生。
[0169]本領域的技術人員應理解，在所附權利要求或其等同物的范圍內(nèi)，根據(jù)設計需要或其他因素，可進行各種修改、結合、部分結合和替換。 [0170]本申請要求2013年I月25日提交的日本優(yōu)先權專利申請JP2013-12380的權益，其全部內(nèi)容通過引用結合于此。
【權利要求】
1.一種半導體器件，包括: 光電轉(zhuǎn)換部，由半導體制成； 濾色器，由被添加了金屬離子的無機材料制成；以及 吸附膜，形成在該光電轉(zhuǎn)換部和該濾色器之間，并且構造為捕獲該金屬離子。
2.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中該吸附膜是硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)膜和磷硅酸鹽玻璃(PSG)膜之一。
3.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，還包括形成在該光電轉(zhuǎn)換部和該濾色器之間的防擴散膜，該防擴散膜構造為防止該金屬離子的擴散。
4.根據(jù)權利要求3所述的半導體器件，其中該防擴散膜是氮化硅膜和氮氧化硅膜之
O
5.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，還包括: 多個該光電轉(zhuǎn)換部；以及 多個轉(zhuǎn)移部，與該多個光電轉(zhuǎn)換部交替設置，其中 該濾色器具有墩狀凸起部分，其凸起量從對應于每一個相鄰形成的該轉(zhuǎn)移部的部分到所述光電轉(zhuǎn)換部逐漸增加。
6.一種制造半導體器件的方法，該方法包括: 形成由半導體制成的光電轉(zhuǎn)換部； 利用被添加了金屬離子的無機材料形成濾色器；以及 在該光電轉(zhuǎn)換部和該濾色器之間形成吸附膜，該吸附膜構造為捕獲該金屬離子。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，在該濾色器的形成中，該濾色器通過晶化含金屬的氧化硅而制成，該含金屬的氧化硅通過四氧基硅烷和金屬醇鹽之間的水解反應產(chǎn)生。
【文檔編號】H01L27/146GK103972253SQ201410023801
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權日:2013年1月25日
【發(fā)明者】三木知子 申請人:索尼公司